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Condução de Calor

CEFET_BA

PROFº DIÓGENES GANGHIS

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Processos de Transferência de Calor

• Condução

• Convecção

• Radiação térmica

Condução Convecção Radiação térmica

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Condução

Fonte: www.terra.com.br/fisicanet

Transferência de energia de partículas mais energéticas para partículas menos energéticas por contato direto.

Necessita obrigatoriamente de meio material para se propagar.

Característico de meios estacionários.

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Condução

A transmissão de calor ocorre, partícula a partícula, somente através da agitação molecular e dos choques entre as moléculas do meio.

Calor

Condução de calor ao longo de uma barra.

Condução de calor ao longo de gás confinado.

T1 > T2

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Fluxo de Calor na Condução

• “Lei de Fourier”:

L

)TT(Akqcond

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k é a condutividade térmica [W/(m ºC)]k (Fe a 300K) = 80,2 W/(m ºC)

k (água a 300K) = 5,9 x 10-1 W/(m ºC)

k (ar a 300K) = 2,6 x 10-2 W/(m ºC)

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Condutividade Térmica de diversas substâncias

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Condução - Aplicações e conseqüências

• Conforto térmico corporal;

• Seleção de materiais para empregos específicos na indústria (condutores e isolantes).

Por que os iglus são feitos de gelo?

k (gelo a 0ºC) = 1,88 W/(m ºC)

cp (gelo a 0ºC) = 2040 J/(kg ºC)

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Processos de Transferência de Calor

Trocador de Calor

Os diferentes mecanismos de troca térmica ocorrem simultaneamente nas mais diversas situações.

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Resistência térmica

sistema do térmica aresistênci a é R

e térmico potencial o é T onde, R

Tq

Ah

TTAhq

1

AkLT

L

TAkq

Condução Convecção

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Mecanismos Combinados detransferência de calor

AhAk

L

AhqTTTTTT

Ah

qTT

Ak

LqTT

Ah

qTT

.

1

..

1.

.)(

.

.)(

.)(

21433221

243

32

121

tRtotalT

qRRR

TT

AhAkL

Ah

TTq

321

41

.2

1..1

141

11

Mecanismos Combinados detransferência de calor

AhAkL

AkL

Ah

TT

RRRR

TT

R

Tq

ei

eisorefit

total

.1

...1

2

2

1

1

5151

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Exercício 3

• Uma parede composta é formada por uma placa de cobre de 2,5 cm, uma camada de amianto de 3,2mm e uma camada de fibra de vidro de 5 cm. A parede é submetida a uma diferença de temperatura de 560ºC. Calcule o fluxo de calor por unidade de área através da estrutura composta

Dados GeraisKamianto = 0,166 W/m.ºC

Kcobre = 0,372 W/m.ºC

kfibra vidro = 0,048 W/m.ºC

kmanta de vidro = 8,6*10-5 W/m.ºC

ktijolos refratários = 1.116*10-3 W/m.ºC

ktijolos de caulim = 225*10-3 W/m.ºC

kargamassa = 1.285*10-6 W/m.ºC

Q = - k*A*T/L; Q = - T/Rtotal; Ri= Li/A*ki

K – Condutividade TérmicaQ = Fluxo de calorT – TemperaturaR – ResistênciaA – Área L – Espessura

AkL

AkL

TT

RR

TT

R

Tq

t

total

.. 2

2

1

1

31

21

31

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Exercício 4

• Dois materiais estão em perfeito contato térmico. As distribuições de temperaturas no estado estacionário são indicadas na figura ao lado. Se a condutividade térmica do material de 3 cm de espessura é K1-2 = 0,1 W/m.ºC, calcule a condutividade térmica do material de 5 cm de espessura por K2-3. Considere a área da parede igual a 1,5m².

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Exercício 5

• Calcule o calor transferido por unidade de área através da parede composta esquematizada abaixo. Considere o fluxo de calor unidimensional.

• kA = 175 W/m.ºC• kB = 35 W/m.ºC• kC = 60 W/m.ºC• kD = 80 W/m.ºC• AB = AC